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Autor Thema:  transiente Thermische Simulation, Enthalpie Eis (2157 mal gelesen)
Julian1122
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erstellt am: 16. Jun. 2015 17:25    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Flachen.PNG

 
Guten Tag zusammen,

Ich bin dezeit mit einer Projektarbeit zu einer transienten thermischen Simulation beschäftigt. Als FEM Software dient ANSYS 14.

Ich bin nach Wochenlangen rumprobieren und Recherchieren an einen Punkt angelangt wo ich einfach nicht mehr weiter komme und hoffe daher auf eure Hilfe.

Grob gesagt geht es darum das ein alubolzen induktiv erwärmt wird der an eine Eisschicht grenzt. Es soll die Zeit ermittelt werden, bis es zum schmelzen des Eises kommt, also bis die Temperatur in der Grenzschicht 0,01°C erreicht.
Die Simulation funktioniert auch einwandfrei und die Ergebnisse schauen realistisch aus.

Problem:
Sobald ich die Enthalpie des Eises mit in die Materialparameter einbringe kommt es zu Konvergenzproblemen!
nehme ich einen linearen Verlauf der Enthalpie an funktioniert das ganze, somit schließe ich darauf das ANSYS einfach den starken Anstieg im Bereich des Schmelzpunktes nicht verkraftet.

Die Frage ist nun an welchen Paramtern ich noch drehen kann...bzw vll gilt es irgendwo eine Kreuzchen zu setzten und alles funktioniert aufeinmal..

Ich habe schon versucht:
-PLANE55 statt PLANE77
-kleinere Zeitschritte
-automatic time stepping
-line search on
-ein feineres Netz


gibt es eine Möglichkeit die Rechengenauigkeit zu erhöhen? Nachkommastellen etc.?

Die Werte für die Enthalpie habe ich selbst berechnet:
Temp in °C: -20; -2; 0; 10
ENTH in J/m^3: 0; 3.47e7; 3.46e8; 3.85e8


mfg Julian

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wosch
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erstellt am: 16. Jun. 2015 19:10    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Julian1122 10 Unities + Antwort hilfreich

Ohne Berücksichtigung der Enthalpie beim Schmelzen können keine realitätsnahen Ergebnisse erzielt werden, denn:
Mit der Energie, die zum Schmelzen gebraucht wird, kann man Wasser um 80 Kelvin erwärmen.

------------------
Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Julian1122
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erstellt am: 16. Jun. 2015 19:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Danke wosch für deine Antwort, du hast recht, meine Wort wahl war nicht richtig. Ich wollte damit sagen das die Temperaturausbreitung ohne Berücksichtigung der Enthalpie im Modell, wie erwartet erfolgte.. also Im Aluminium schneller als im Eis.
Bei berücksichtigter Enthalpie erwarte ich das die Temperatur in der Grenzschicht eine Weile um den Schmelzpunkt verweilt, bevor die Temperatur weiter steigt.

Als Anmerkung:
- Ranbedingungen sind konstante Temp von -20°C auf Linie 3 und 7
- Die Temperaturquelle auf Linie 1 (e-funktion in Abhähigkeit der Eindringtiefe(Y-Achse))
- Initialbedingung: alle Knoten -20°C

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wosch
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erstellt am: 17. Jun. 2015 08:07    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Julian1122 10 Unities + Antwort hilfreich


Wasserspalt.txt

 
Hier ein einfaches Beispiel zur Enthalpie:

------------------
Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Julian1122
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erstellt am: 20. Jul. 2015 20:09    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Unbenannt.png

 
Guten Tag,
Ich bin mittlerweile etwas weiter gekommen. Das Hauptproblem waren die konstanten Randbedingungen von -20°C. Warum auch immer...Diese waren eigendlich auch unnötig da das modell mit einer Initialtemperatur von -20°C beaufschlagt wird.
Die Simulation funktioniert jetz soweit. Einziges Manko ist das ich den Übergangsbereich nicht beliebig klein wählen kann da es sonst wieder zu Konvergenzproblemen kommt. Mein Ziel ist es die latende wärme im bereich von -0.01°C auf 0°C einzubringen, was einfach nicht klappen will. Hat dazu noch jemand Tipps? ansonsten muss ich akzeptieren das ANSYS das nicht hin bekommt. Ein feineres Netz, auto line search funktion, kleinere simulationsschritte,auto step time, umstieg auf 4Knoten-element brachten kein erfolg.

Hier die berechneten Werte zur Enthalpie

ENTH...............TEMP
0.................. -20
3,68E+07.............-1
3,45E+08..............0
3,84E+08.............10

Die Formeln zur Berechnung stammten aus dieser Datei:

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCQQFjAAahUKEwjbnuqDnOrGAhVBzIAKHSo3Cjs&url=http%3A%2F%2Fcccp3d.ru%2Findex.php%3Fapp%3Dcore%26module%3Dattach%26 section%3Dattach%26attach_id%3D41814&ei=0y2tVZvpBsGYgwSq7qjYAw&usg=AFQjCNEBpTJtu15awAJumzN6qTsL7nVjTw&sig2=gagPgf-SFCsOuYinJt3xjw

mfg Julian

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wosch
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erstellt am: 21. Jul. 2015 18:04    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Julian1122 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Ziel ist es die latende wärme im bereich von -0.01°C auf 0°C einzubringen, was einfach nicht klappen will.  ansonsten muss ich akzeptieren das ANSYS das nicht hin bekommt.

Wozu soll das gut sein?
Bitte nicht das eigene Unvermögen, ein physikalisches Problem für ein Finite-Element-Programm aufzubereiten, auf das Berechnungsprogramm schieben.
(Für jede Berechnung muss eine Idealisierung vorgenommen werden.)

------------------
Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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